概要 糖尿病が世界的に高い発症率を示す中、グルコース濃度を迅速かつ正確に測定するセンサは人体の健康管理において極めて重要です。本研究では、銅イオンを含浸させたろ紙を高温焼成することで合成した、多孔性カーボン基板に担持された銅ナノ粒子（Cu NP@PC）を、グルコース電気化学センシング用の電極活性材料として設計しました。多孔性カーボン形成過程で、銅ナノ粒子が自発的に形成されたボイド内に取り込まれ、半分被覆された複合体を構成しました。電気化学的グルコース酸化において、調製したCu NP@PC複合体は、0.2 mMグルコース存在下で0.55 Vにおいて0.31 mA/cm²の電流密度を示し、優れた触

概要 カルコゲナイド材料におけるスレッショルドスイッチングは、高密度かつ三次元スタック可能なクロスポイントアレイ構造への応用可能性から大きな注目を集めています。しかし、優れたスレッショルドスイッチング特性を示す一方で、実用化にはセレクタの選択性と耐久性の向上が不可欠です。本研究では、Ga₂Te₃セレクタのスレッショルドスイッチング挙動に対するAgの影響を、選択性と耐久性の観点から調査しました。Ag-Ga₂Te₃セレクタは、10⁸の高い選択性、100 fA未満の低オフ電流、0.19 mV/decの急峻なターンオンスロープ、10⁹サイクルの高耐久性を示しました。過渡応答はパルス入力電圧と測定温度に

概要 酸化亜鉛ナノ粒子（ZnO NP）は産業、商業製品、医療分野など幅広い用途で使用されている。ZnO NPの毒性に関する多くの機序的研究は、プリスティン（新鮮な）NPで行われてきた。しかし、変性（経年変化）したZnO NPによる細胞毒性とその基盤メカニズムは不明確なままである。ここでは、ZnO NPが時間経過とともに経験する物理化学的変化を観察し、続いて新鮮および経年変化NPの細胞毒性を評価した。新鮮なZnO NPが経年変化したものより高いアポトーシスレベルを誘導することを見出した。それに応じて、経年変化ZnO NP処理ヒト-ハムスターハイブリッド（A_L）細胞のRNAシーケンシングデータで

概要 水電解は、水素発生反応（HER）を介して水素燃料を生産する持続可能でクリーンな方法である。高価な貴金属に代わる安定で効果的、低コストなHER電気触媒の使用が強く望まれている。本論文では、第一原理計算を用いて、欠陥とN、S、Pドープしたペンタグラフェン（PG）を二次元（2D）HER電気触媒として設計し、その安定性、電子的特性、触媒性能を調査した。HERの最良の記述子であるギブズ自由エネルギー（ΔG_H）を計算・最適化した結果、C2空孔とC1活性サイトでのPドーピングでΔG_Hが0eVになることが示され、これはHER触媒として最適な性能である。さらに、電子電荷密度差とベーダー電荷解析の計算か

概要 X線CT（コンピュータ断層撮影）は臨床で広く使用されており、正常組織と病変組織のCTイメージングコントラストを高めるためにヨード造影剤（イオヘキソールなど）がよく用いられる。しかし、これらの造影剤には毒性がある場合がある。したがって、新しいCT造影剤が緊急に必要とされている。ビスマスは高原子番号（Z=83）、低コスト、良好な生物学的安全性、優れたX線減衰特性（100keVで5.74cm²/kg）を持つため、ナノサイズCT造影剤分野で研究者から大きな関心を集めている。ここでは、平均粒子径約380nmのBiF₃:Ln@PVPナノ粒子（NP）を合成した。ポリビニルピロリドン（PVP）でコーティ

概要 海水淡水化、防氷、その他の再生可能エネルギー応用のために、太陽放射の効率的な広帯域吸収が求められている。我々は、誘電体/金属/誘電体/金属層で構成される数層吸収体において、2つの高損失共振を重ね合わせて帯域幅を広げるアイデアを提案する。シミュレーションと実験の両方で、350-1200nmの波長範囲で平均吸収効率97%以上を示す構造が実現された。90%以上の吸収帯域幅は最大1000nm（410-1410nm）に達し、これは従来のMIM平面吸収体（≤750nm）より大きい。特に、350-1000nmの平均吸収は入射角65°まで90%以上を維持し、75°でも80%以上を維持する。この角度非依存

概要 本研究では、ネイティブ基板または高熱伝導率基板を用いたGa₂O₃ MOSFETのチャネル最高温度を推定するための正確な解析モデルを提案する。Ga₂O₃の熱伝導率は異方性を持ち、温度上昇とともに著しく低下するが、これらはGa₂O₃ MOSFETの熱的挙動に重要であり、モデルで考慮している。COMSOL Multiphysicsによる数値シミュレーションを行い、デバイス幾何パラメータと周囲温度を変化させてチャネル最高温度の電力密度依存性を調べ、解析モデルと良好な一致を示し、モデルの妥当性を確認した。この新モデルは、Ga₂O₃ MOSFETの効果的な熱管理に指針を与える。 背景 酸化ガリウム

概要 本論文では、生体分子検出のための誘電体変調デュアルソーストレンチゲートトンネルFET（DM-DSTGTFET）バイオセンサーを提案する。DM-DSTGTFETは、デュアルソースとトレンチゲート構造を採用することで、オン状態電流を向上させ、双方向電流を生成する。提案構造では、1nmのゲート酸化膜上に2つのキャビティをエッチングし、そこに生体分子を充填する。感度解析には、TCAD（テクノロジーコンピュータ支援設計）による2次元シミュレーションを用いた。結果、低供給電圧下でDM-DSTGTFETの電流感度は最大1.38×10⁵、閾値電圧感度は1.2Vに達することが示された。したがって、DM-D

概要 摩擦帯電効果ベースのエネルギーハーベスティングデバイスは、他のナノ発電機と比較して高い出力性能を持つため大きな注目を集めており、さまざまなウェアラブル応用で利用されています。作動メカニズムに基づくと、摩擦帯電性能は主に摩擦帯電材料の表面電荷密度に比例します。摩擦帯電材料の表面官能基修飾や誘電組成変更など、さまざまなアプローチで表面電荷密度を高め、摩擦帯電性能向上が図られてきました。特に、摩擦帯電材料の誘電特性調整は、表面電荷が摩擦帯電材料の相対誘電率に比例するため、表面電荷密度を大幅に増加させます。相対誘電定数は、電子分極、振動（原子）分極、配向（双極子）分極、イオン分極、界面分極などの

概要 本研究では、オートクレーブ内でのアミダチオン反応により、アミノハイパーブランチポリマー（HBP）グラフトポリアクリロニトリル（PAN）繊維を調製しました。調製されたPAN-G-HBP繊維は、アミノHBPのアミノ基を通じてAg⁺を錯形成し、高温蒸気条件下でHBPの還元性によりAg⁺をAg⁰に変換できます。PAN-G-HBPとAgナノ粒子（NPs）被覆繊維をFTIR、UV-Vis DRS、FE-SEM、EDS、XPSおよび抗菌測定で特性評価しました。FTIR結果でHBPがPAN繊維表面にグラフトされていることを確認。FE-SEMでHBPグラフト後、PAN繊維平均直径が増大することを示しました

概要 フェロトーシス誘導による腫瘍発育抑制は、細胞内酸化バランスに感受性の高い三重陰性乳癌（TNBC）に対する潜在的治療法となり得ます。近年、アルテミシニン（ART）およびその誘導体が、鉄媒介性エンドペルオキシド橋開裂によるフェロトーシス誘導を通じて、高悪性度がんの治療薬として研究されています。しかし、水溶性の悪さと細胞内鉄含量の限界により、抗腫瘍療法への更なる応用が困難です。本研究では、タンニン酸（TA）と二価鉄イオン（Fe(II)）でゼオライトイミダゾレートフレームワーク-8（ZIF-8）を被覆し、ARTを内包したナノキャリア（TA-Fe/ART@ZIF）を配位駆動自己組装により開発しまし

概要 本論文では、ナノメートルブラックシリコンの新しい調製プロセスを提案します。高抵抗シリコンにセレン（Se）膜をコーティングし、HFガス雰囲気下でナノ秒パルスレーザーアブレーションを行うことで、高光トラッピングSeドープブラックシリコン材料を調製します。結果は、アニーリング前の400-2200 nm帯域での平均吸収率が96.81%、600℃アニーリング後も81.28%を維持することを示しています。さらに、この新技術で調製したブラックシリコンをデュアル四象限フォトディテクタに応用したところ、逆バイアス50 Vにおいて、1060 nmで平均単位応答度0.528 A/W、1180 nmで0.102

概要 中空ナノ構造は多くの科学的取り組みの最前線にあります。これらはナノボックス、ナノケージ、ナノフレーム、ナノチューブで構成されます。本稿ではナノボックスにおける原子配位の数学を考察します。このような構造は、n個のシェルとt個の外層を持つ中空箱で構成されます。我々が導き出したマジックフォーミュラはnとtの両方に依存します。t=2または3、またはわずかな層のみの壁を持つナノボックスは一般にバルク配位原子を持つことが判明しました。ナノ構造における低配位の利点は、壁厚が通常合成されるものよりはるかに薄い場合にのみ発生します。t=1のケースは特異的で、異なるマジックフォーミュラを持ちます。このような

概要 ポリ（乳酸-グリコール酸）（PLGA）ベースのナノ医薬品の臨床応用は、食細胞による非特異的な食作用に起因する送達効率の低さによって制限されています。がん細胞と免疫細胞の間のナノ粒子相互作用の理解は依然として不十分です。本研究では、単培養および共培養系において、蛍光標識PLGA粒子（100 nm、500 nm、1 µm）の喉頭癌細胞（UM-SCC-17A）および単球/マクロファージ（THP-1由来）への細胞内取り込みを定量的に調査しました。PLGA粒子は5～20 µg/mLの濃度範囲で優れた生体適合性を示しましたが、500 nmおよび1 µm粒子は20 µg/mLでわずかに細胞生存率を低下

概要 ポルフィリン鉄分子（ヘミン）がSBA-15のチャネル状メソポーラスシリカ上にグラフト化（FeIX-SBA-15）され、結合ヘミン分子が酸化反応触媒酵素模倣として機能しました。H2O2存在下で、調製FeIX-SBA-15コンポジットは工業用染料Orange IIを効果的に分解し、テトラメチルベンジジン塩酸塩（TMB）を溶液中と膜上で触媒し、比色H2O2検出を達成しました。さらに、ヘミングラフトコンポジットは抗がん剤ドキソルビシン塩酸塩（DOX）の高含有量ロードを示し、リアルタイム細胞解析で監視された持続放出挙動を示し、DOX/SBA-15と比較してがん細胞増殖抑制効果が向上しました。ヘミン

概要 従来の腫瘍治療戦略と比較して、薬物貯蔵システムとしてのハイドロゲルはオンデマンド薬物放出と深部組織浸透能力を実現できます。また、腫瘍部位での優れた保持性を示し、腫瘍治療の浸透と保持効果を高めます。これは薬物耐性と深刻な副作用を大幅に克服できます。無機/有機コンポジットハイドロゲルは、様々な種類の腫瘍に対する治療効果を高める相乗効果により幅広い注目を集めています。インサイチュウ注射可能ハイドロゲルは、薬物を病変部位に確実に制限し漏出なしで、より良い生物学的安全性を保証します。さらに、ハイドロゲルは相互接続したマクロポアを持ち、栄養輸送、細胞活動、細胞間相互作用に十分なスペースを提供します。

概要 ナノダイヤモンド（NDs）中の負電荷窒素-空孔（NV−）センターは、他の蛍光色素と比較して優れた光安定性と生体適合性により、細胞イメージング応用で最近研究されています。単一分子確率的局在顕微鏡や刺激放出消光顕微鏡などのサブ回折限界イメージングアプローチを用いて、NDs中のNV−で20nm分解能の超解像イメージングが長年実証されてきました。ここでは、プローブビーム、消光ビーム、リセットビームの3ビームを用いた、NDs中のこれらのセンターの基底状態消光（GSD）ナノスコピーの最初の実証を示します。638nm消光ビームはNV−センターを局所最小値を除くすべての場所で準安定暗状態に強制し、594

概要 保護なしで溶液中にあるGaNナノワイヤの光ルミネセンス（PL）応答を報告します。明確な応答はpHだけでなく、同一pH下でのイオン濃度に対しても示されます。ナノワイヤはpH1までの低pH、高イオン濃度水溶液下で高い安定性を示します。PLが様々なタイプの酸性および塩溶液と可逆的な相互作用を持つことを示しました。ナノワイヤの量子状態は外部環境に露出し、酸のアニオンに依存した直接的な物理的相互作用を持ちます。イオン濃度増加に伴い、化学種に応じてPL強度は上昇または低下します。応答は表面バンド曲がりの変化と溶液中レドックス準位への電荷移動の競合から生じます。GaN薄膜では表面バンド曲がりの影響が無

概要 様々なZnOナノ構造は低コストの化学浴成長法で成長可能です。この技術はコスト効率が良く柔軟ですが、最終構造は通常ランダムに配向し、均質性と表面密度の制御が困難です。本研究では、コロイドリソグラフィを用いて(100)シリコン基板をパターニングし、ナノロッドの形態と密度を完全に制御しました。さらに、ゾルゲル法で調製したZnOシード層を用いて、シリコン基板とZnOナノロッドの格子ミスマッチを補償しました。結果、パターン化レジストマスクの指定開口部において、制御可能な直径と密度を持つ垂直配向ZnOナノロッドの成長に成功しました。この手法は、垂直配向した高結晶品質ZnOナノロッドがデバイス性能に不

概要 貴金属は数世紀にわたり人類の歴史において不可欠な役割を果たしてきましたが、ナノテクノロジーと材料科学の最近の進歩と融合することで、学術と産業の両面で新たな研究機会が生まれ、医療応用を含む多様な先進的応用が実現しました。貴金属ナノ粒子（NMNPs）は、個別化医療と診断における重要性から、過去数十年にわたり生物医学分野で極めて重要な位置を占めています。特に白金、金、銀ナノ粒子は、抗菌・抗ウイルス剤、診断薬、薬物キャリア、イメージングプローブなどの医療応用を含む多様な産業用途により、最も優勢な地位を確立しています。特に、極端な腐食・酸化条件に対する優れた耐性が高く評価されています。過去20年間